浅谈陆生植物的起源问题

古植物学界一般认为,(陆生植物)起源于绿藻,即在志留纪末期至泥盆纪初期。由于造山运动,陆地面积不断扩大,原来生活于水中的绿藻中的丝状藻植物,开始向两个方向进化,一方面是进化到配子体占优势的苔蓟植物;另一方面是进化到无性世代的孢子体占优势的最原始的蕨类植物,从而形成了第一个陆生植物群——裸蕨植物群。那么,植物的登陆又经历了哪些发展历程?     

古生代陆生植物的演化与发展

古生代陆生植物的演化与发展李学东一、植物究竟是何时上陆的？植物是先于动物登上陆地的。近来人们对植物的最早上陆年代颇有争议。有很好的证据说明维管植物是在志留纪登陆的。在中志留世岩层中发现的植物碎片化石表明：那时已出现了原始的陆生植物,与泥盆纪时代它们的...     

植物系统发育中的裸蕨植物

蕨类植物是一群既古老又复杂的植物类群。根据古植物化石推断,古代和现代生存的蕨类植物的共同祖先,都是踞今4亿年前出现的裸蕨植物。低等藻类植物在水域中生活发展了近十亿年的时间,在距今约4.4—4亿年前的志留纪末和下泥盆纪时期,由于环境条件的巨大变化和植物体本身适应能力的不断增强,增加了藻类植物登陆的可能性。但是只有那些经过自然选择,能初步适应陆生环境的变异类型才能存活下来,这就是最早的以裸蕨植物为代表的陆生     

中国志留纪陆生植物研究综述

简要论述中国志留纪陆生植物研究现状,主要特征、在早期陆生植物起源和演化上的意义及今后研究展望.贵州凤冈志留纪Llandovery世晚期Pinnatiramosus qianensis Geng(黔羽枝)具有陆生维管植物的某些重要特征;新疆志留纪Pridoli世晚期植物群中出现了早期陆生维管植物主要类群,显示了陆生维管植物多样性的早期特征;云南志留纪Pridoli世晚期植物的发现有助于对全球植物古地理分区的研究;我国西南地区志留纪具有丰富的微体植物(隐孢子、三缝孢、管状体和表皮等).为早期陆生植物的演化提供了重要化石证据.我国是探寻陆生植物起源、分异和演化的关键地区之一.在志留纪地层中开展早期陆生植物化石的野外和室内工作,能够揭示各时段的陆生植物特征,提出新的观点和演化模式,将推进早期陆生植物起源和系统演化的研究.随着我国志留纪陆生植物化石研究程度的提高,基于有力地层时代证据基础上建立的早期陆生植物组合(主要是微体植物化石组合),将为我国志留系划分和对比提供证据,特别是碎屑岩地区和化石十分稀少的层段.     

我国裸蕨植物概述

裸蕨植物是一类没有根茎叶分化,茎轴二歧分枝,具有原生中柱的最为古老、原始的维管植物或高等植物。由于化石裸蕨植物所处地层的古老性及其形态结构上的原始性,曾普遍认为,无论是古代生活的还是现代繁茂的维管植物或高等植物都是起源于裸蕨植物。因此,     

基于叶绿体16S rRNA的绿色裸藻类系统发育及性状进化研究

该研究基于叶绿体16S rRNA基因序列,构建绿色裸藻类的系统发育树,并对绿色裸藻类植物8个形态性状进行祖先重建分析,以明确绿色裸藻类植物的系统演化关系,为研究该类植物的起源提供理论依据。结果表明：(1)贝叶斯法构建的绿色裸藻类系统发育树显示,双鞭藻属与拟双鞭藻属互为姐妹群,扁裸藻属、鳞孔藻属和盘裸藻属亲缘关系较近,而囊裸藻属和陀螺藻属亲缘关系较近,裸藻属、隐裸藻属、柄裸藻属和旋形藻属亲缘关系较近,表明裸藻属不是一个单系类群。(2)基于形态性状的祖先重建结果显示,绿色裸藻类相对原始的7个性状包括：表质柔软易变形,出现螺旋形线纹,细胞后端渐尖或尖尾刺状,无囊壳,叶绿体为片状、盾状或大盘状,具无鞘蛋白核,副淀粉粒为小颗粒状且数量不定,而鞭毛长度不能推断可能的祖先状态。(3)综合8种性状祖先重建结果发现,裸藻属和眼裸藻属植物具有所有原始性状,可能是最先出现的绿色裸藻类的祖先。     

南岭山地生物群落简史

南岭山地的原生林,是植物群落长期进化发展的产物,是南岭以北及南岭以南东亚温带及亚热带植物的发源地和核心地带。陆生植物开始形成和演化的奥陶纪,当时南岭山地位于华南古陆的边缘。裸蕨类繁荣、蕨类和原始裸子植物出现的泥盆纪,即使是在海侵最盛的晚泥盆世,岭南山地仍以大瑶山海岛出露于华南海之中。第四纪冰川对南岭以北的喜温植物带来严重的威胁,岭南山地成为这些植物的保护地。南岭山地茂密的森林和湿热的气候环境,曾经孕育脊椎动物进化和发展,也孕育人类的发展。目前仍保存下来的原生林,种类丰富,孑遗植物众多,不少动物及昆虫等多种生物赖以生存。这是极其宝贵的生物遗产。当前还保留下来的原生林已经不多,建议建立南岭国家级自然保护区,加强保护和研究工作。     

植物进化中的正选择作用

正选择是指将因含有有利突变而提高个体适合度的等位基因固定下来的选择作用, 研究正选择对理解生物进化过程具有重要意义。本文回顾了近年来在植物基因中发现的正选择作用, 分别对陆生植物和藻类中经历正选择作用的基因进行了总结, 其中在陆生植物中发现的正选择位点主要集中在与生殖相关及与抗逆相关的基因上, 这为以后对植物中正选择作用的研究提供了线索。     

植物进化中的正选择作用

正选择是指将因含有有利突变而提高个体适合度的等位基因固定下来的选择作用,研究正选择对理解生物进化过程具有重要意义。本文回顾了近年来在植物基因中发现的正选择作用,分别对陆生植物和藻类中经历正选择作用的基因进行了总结,其中在陆生植物中发现的正选择位点主要集中在与生殖相关及与抗逆相关的基因上,这为以后对植物中正选择作用的研究提供了线索。     

中国古生代陆相地层时代的讨论

除出藻类(尤是是含石灰质的藻类)植物以外,古生代前期如寒武纪、奥陶纪、及志留纪几乎没有发现植物化石。藻类植物无疑地在寒武纪以前,所谓原古代已经发生了。泥盆纪以前的地层,大多数是在海水中沉积的,因此陆地植物化石当不可能发现的;虽然如此,最原始的蕨类和石松类,可能在志留纪时已经发生了。最古的陆地植物是在泥盆纪初期发见的(很少的地方,上志留纪上部地层,亦找到陆地植物和笔石相伴生,如同澳洲)。这时期的陆地植物是“裸茎植物目”     

植物界登陆的先驱——光蕨

放眼周围的植物世界,一片青翠葱郁,使人心旷神怡。我国是一个植物种类丰富的国家,仅仅高等植物就确三万种左右,它们大多数为陆生植物。除了苔藓植物还以假根作为固着和吸收的器官,而未分化出真正的根以外,都有根、茎、叶的分化。裸子植物生有球果,被子植物则更有各式各样的花、果实等器官的分化。这些不同的器官,对于人类来说,具有各种各样的经济价值,大大丰富了人类生活的物质来源。对于现代的陆生植物来说,有根、茎、叶的分化,似乎是很寻常的。是的,没有根,没有叶,植物怎么能生活呢?可是,对于陆地植物的远祖,就不能这么说了。植物最初是以原始的形态出现于水中,经过漫长时间     

陆生植物叶绿体RNA编辑进化分析

RNA编辑现象存在于除地钱外的所有陆生植物中。对非维管植物(角苔、苔藓)和维管植物(蕨类、双子叶植物)中1 514个C-U RNA编辑位点从氨基酸转移概率、密码子转移概率、编辑位点在密码子中的位置、编辑位点-1位置碱基出现频率以及编辑位点+1位置碱基出现频率5个方面进行分析发现,双子叶植物叶绿体RNA编辑在密码子转移方面与其他陆生植物类群存在显著差异。     

第26届国际生物学奥林匹克竞赛试题 实验1·植物解剖 生物系统科学与进化

正总分:100分考试时间:90 min共6道题。在地球上,陆生植物构成了一种单质系,它们非常成功地适应了陆地栖息地。陆生植物是陆地生态系统的重要组成成分,并构成了所有其他陆生生物之间生态互动的框架。在这次考试中,将重点关注是哪些因素使得陆生植物能在地球上占据统治地位。考试目的:植物鉴定、形态描述和系谱关系重建。本次考试由5个部分组成:鉴定标本(5分);形态描述(36分);     

基于系统基因组学分析揭示早期陆生植物的复杂网状进化关系

植物由水生走向陆生的进化过程中经历了非常复杂的演化,期间产生的大量基因的进化路线可能互不相同,因此仅仅使用系统发育树无法呈现真实的演化关系。系统发育网络图能够清楚地展示包括垂直演化和水平演化在内的复杂网状进化关系。本文选取莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)和4种陆生植物,利用系统基因组学的方法,筛选得到1,668个一对一直系同源基因,重新构建了陆生植物的系统发育网状进化关系。结果发现,使用不同的分析策略所得到的系统发育树不同;对1,668个基因单独分析,发现存在15种不同的拓扑结构;对5个物种筛选得到的直系同源基因进行系统发育网络分析显示,在非常稳健的系统发育网络图中,仅仅5个物种就存在9个不同的分离支,暗示着非常复杂的网状进化关系;而且藻类植物与苔藓植物和石松类植物的分离支之间差异很小,这可能是产生系统发育树冲突的原因之一,也暗示着早期陆生植物发生了复杂的辐射演化。     

茉莉酸信号受体COI蛋白家族的分子进化与基因表达分析

茉莉酸(Jasmonic acid,JA)存在于所有高等植物中,是植物对病原微生物和虫害防御反应的关键激素。在茉莉酸信号转导中,COI1(COR-insensitive 1)作为茉莉酸信号受体蛋白在其中发挥关键作用。本研究采用生物信息学方法,从藻类、苔藓类、蕨类、裸子及单、双子叶植物多谱系对COI蛋白家族进行比较基因组学研究,并取得以下结果:(1)同源基因鉴定结果发现,在所选的7种陆生植物中一共鉴定了55个COIs同源基因,然而,在低等的水生植物包括绿藻类(Chlorophytes)、红藻类(Rhodophytes)、硅藻类(Bacillariophytes)、灰胞藻类(Glaucophytes)及褐藻类(Phaeophytes)等基因组中均未发现其同源基因;(2)系统进化树分析表明,植物COI蛋白家族可以分为4个保守的亚家族,且在陆生植物扩增的同时可能已发生功能分化;(3)基因结构分析显示,植物COI家族基因结构表现多样性,主要体现在内含子的数目和长度上;(4)基因表达数据提示,COI基因家族成员参与植物生长发育的多个时期,且在不同组织器官以及不同的胁迫应答反应中发挥不同的作用。以上结果将为植物COI基因家族的深入研究提供参考。     

外形滑稽的长耳跳鼠

科学家近日通过分析苔藓基因组发现,苔藓基因的丰富性超乎想象,并且具有许多独特的变异。根据苔藓在植物进化树匕的独特位置,这—发现将有助于揭示植物从水生到陆生的过程。     

抗冻蛋白与细胞的低温和超低温保存

抗冻蛋白(AFP,Antifreeze,Proteins)最早发现于极地海洋鱼类,它能非连续地降低体液冰点,并通过吸附于冰晶的特殊表面有效阻止和改变冰晶生长。现已证明,一些陆生节肢动物、维管植物、非维管植物、真菌和细菌等,也存在抗冻蛋白。鱼类抗冻蛋白一般分成四     

植物固醇合成途径关键基因CPI1的功能进化

固醇是真核生物膜的重要组分, 在生长发育中具有重要作用。CPI1 (CYCLOPROPYL STEROL ISOMERASE1)基因是植物特有的固醇合成途径基因, 其编码产物为环丙基固醇异构酶。目前只有拟南芥(Arabidopsis thaliana)的CPI1基因被克隆并解析。研究发现, 从藻类到高等开花植物中均存在单一拷贝的CPI1基因。陆生植物CPI1的基因结构及其所编码的氨基酸序列均高度保守, 蛋白质序列相似性范围为48%–90%, 但陆生植物CPI1与绿藻CPI1的蛋白序列之间存在显著差异。蛋白质结构预测发现CPI1具有非常相似的拓扑结构, 均具有7个跨膜结构域和6个亲水环。组织表达模式分析显示, 陆生植物CPI1在不同组织中均表达, 是组成型表达基因。为了验证CPI1基因的功能, 克隆了二穗短柄草(Brachypodium distachyon)BdCPI1基因, 并转化拟南芥cpi1-1突变体。结果表明, BdCPI1能完全回补cpi1-1突变体的表型。基于单拷贝基因数目、保守的基因结构和蛋白质拓扑结构及基因表达模式, 推测CPI1基因的功能可能在陆生植物中高度保守。     

云南武定中泥盆世晚期植物与腹足动物共生标本的发现及其古生态意义

中泥盆世晚期陆生植物的演化已经达到相当高的水平,我国以云南中泥盆世晚期植物群为代表,称为Lepidodendropsis arborecense-Minarodendron cathaysiense-Eocladoxylou minutum (LME)组合。当前在云南武定中泥盆世晚期地层(西冲组上部)中发现的植物主要有Lepidodendropsis arborescense,Eocladoxylon minutu,Rhipidophyton acanthum等,其中,在R.acanthum的茎干基部密集共生有腹足动物Valvata sp.。根据植物表面无动物咬食痕迹,以及腹足动物生态特性和演化分析,当前陆生植物与水生动物共生的原因是植物茎干飘落水体后,为水生的腹足动物提供了新的栖息场所,并随水流、风浪载运至异地埋藏。这种水生腹足动物寄栖于水中物体的生活方式很普遍,是腹足动物迁徙、扩散的一种重要途径。     

陆生植物在地球上的发生

早期植物在地球上的演化和发展,有两个争议的但非常重要和引人兴趣的研究课题。一是地球上最早的生命,单细胞有机体的起源问题,另一个则是陆生植物,特别是陆生维管植物在地球上的出现和随后的演化问题。后者正是我们要面对的谜。尽管已有的材料和推测会使我们得出截然不同的认识,但无疑这些资料和讨论开拓了我们的视野,事情的本质似乎也略见端倪。